西门子PLC系统主要故障探讨

黄　雄（天津大沽化工股份有限公司,天津300455）

西门子PLC系统主要故障探讨

黄雄
（天津大沽化工股份有限公司,天津300455）

目前PLC的体积越来越小，功能越来越完善。当PLC发生故障时技术人员通常要通过多种方法和较长时间才能排查出原因所在。本文以西门子S7-400PLC系统为例，采用故障类型分析的方法，分析PLC主要硬件故障和内部故障的原因，为技术人员快速排除故障提供帮助。

PLC；故障原因；西门子S7

1　前言

本文以我国目前采用率最高的西门子S7系列的高档机S7-400为研究对象。S7-400功能丰富且强大，能用于高端装备制造业，其发生的故障也涵盖S7-200/S7-300的故障，所以研究S7-400PLC系统的故障具有普遍意义。

PLC的故障一般可分为硬件故障和内部故障。硬件故障指的是传感器或其他执行机构发生的故障。内部故障指PLC发生功能性错误或编译程序错误。西门子S7-400PLC具备较强的故障自检和反馈机制，技术人员可以通过PLC的反馈判断故障的原因，然后通过排查找到故障所在位置并修复故障。

2　PLC的硬件故障

对于硬件故障，我们可以通过PLC的反馈知道事故发生的大致部位，然后通过人工排查来找到故障原因。

2.1排查流程

（1）整体检查。排查流程按顺序排列为：检查电源灯是否亮起，检查运行灯是否亮起，检查输入是否正常，检查输出是否正常，检查外围环境是否正常。若电源灯未亮则进入电源检查流程，若运行灯未亮则进入运行故障诊断，若输入不正常则进入输入检查流程，若输出不正常则进入输出检查流程。若以上都不正常则更换微处理器。

（2）电源检查。电源检查的内容按顺序分为检查是否通电、检查电源电压、检查熔丝是否断裂、检查接线是否正确。若在某一步发现问题，应及时处理并检查PLC系统是否恢复正常，若不正常则继续进行下一步。若最后仍不正常，应更换电源部件。

（3）运行故障诊断。首先将PLC置于工作状态，若电源灯亮而运行灯不亮，应检查内存是否正常，将内存芯片重新拔插，若仍不能解决需更换微处理器。

（4）输入、输出检查。首先检查输入/输出指示是否正常。若不正常则用编程器监控功能检查通断状态，通断正常则应更换输入/输出部件，通断不正常则需更换二极管。若输入指示正常，用万用表测量输入/输出端电压，然后根据电压正常与否来决定更换哪些输入/输出部件。

（5）外围环境检查。检查PLC工作环境的温度、湿度、是否存在腐蚀性物质、是否清洁等。

2.2原因及排除措施

下面笔者根据自身经验，介绍一些常见故障的原因及解决办法：（1）电源灯不亮:原因可能是1）电压切换端子设定不良；2）保险丝熔断，可以正确设定切换端子，更换保险丝来解决；（2）保险丝多次熔断：1）电压切换端子设定不良；2）线路短路或烧坏，可以正确设定切换端子，更换电源单元；（3）运行灯不亮：1）程序错误；2）电源线路不良；3）I/O单元号重复；4）远程I/O电源关，无终端，可以修改程序，更换CPU单元，修改I/O单元号，接通电源来解决；（4）运行中输出端没闭合（电源灯亮）：电源回路不良，更换CPU单元；（5）编号以后的继电器不动作：I/O总线不良，更换基板单元；（6）输入/输出全部断开（输入指示灯也灭）：输入/输出回路不良，更换单元；（7）特定继电器编号的输入/输出不接通。可能原因：（1）输入/输出器件不良；（2）输入/输出配线断线；（3）端子螺钉松驰；（4）端子板联接器接触不良；（5）外部输入/输出接触时间短。对应的解决方法：（1）更换输入/输出器件检查输入/输出配线；（2）检查输入/输出配线；（3）拧紧；（4）把端子板补充插入、锁紧。更换端子板联接器；（5）调整输入/输出组件；（6）特定继电器编号的输入/输出不关断，可能原因：1）输入/输出回路不良。2）程序的OUT指令中用了输入/输出继电器编号。解决方法：1）更换组件。2）修改程序；（7）输入动作指示灯不亮（动作正常）：LED灯坏，更换单元。

3　PLC的内部故障

3.1诊断方法

西门子S7-400PLC自带强大的故障自检功能，当故障发生时PLC会自动将相关数据和诊断结果存入CPU诊断缓冲区。技术人员可以通过STEP7编程软件查阅这些信息，从而快速找到故障原因，甚至可以通过对错误处理组织块编程来直接排除故障。

PLC能检测到并可以通过对组织块编程解决的故障分为异步错误和同步错误。异步错误指PLC硬件或操作系统发生的错误，同步错误指程序执行过程中的错误。内部错误一般以同步错误为主。例如所编程序中有错误的地址区、编号等都会导致PLC发生内部错误，这时PLC会自动调用同步错误组织块。

内部故障诊断的基本方法是在SIMATIC中打开再现窗口，查看CPU是否显示指示错误和故障的诊断符号。诊断符号是用来直观表示模块的运行状态和故障状态的图标。如果某一模块发生了故障，则其相应图标上就会出现诊断符号，或者其图标对比度降低。

3.2诊断示例

由于错误处理组织块较多，各组织块的变量也较多，因此无法一一详细列出，下面以一个故障为例，介绍PLC内部故障的诊断和排除方法，供技术人员参考。

某一PLC发生故障，CPU上的“组错误”LED被点亮。技术人员通过STEP7查阅信息，CPU自动调用了I/O访问错误组织块OB122。此时应先新建一个项目，插入一个300的站，进行硬件组态。插入一个CPU315-2DP和一个模拟量输入模块SM331。同时配置SMM331的“Inputs”选项，把所有通道设置为电压类型，组态完成后编译保存并下载到CPU中。

通过临时变量“OB122_SW_FLT”读出错误代码，通过“OB122_ BLK_TYPE”找到出错的程序块，通过“OB122_MEM_ADDR”可以读出发生错误的存储器地址。

打开在“Blocks”下插入的OB122编写程序，如图所示。

将OB1下载到CPU中，CPU不再报错，程序运行正常，故障排除。

4　结束语

本文以西门子S7-400PLC为例，简单介绍了PLC硬件故障和内部故障的主要故障及诊断方法。技术人员在故障诊断及维修时应掌握本文介绍的基本方法，举一反三，才能准确迅速地应对PLC在使用过程中的各种故障。

[1]孙慧.西门子PLC系统常见故障分析[J].化工自动化及仪表,2014(09).

[2]阎巍山.张志权浅析导致PLC故障的几种原因[J].理论探讨,2007,20(01).